內(nèi)蒙古蘇尼特左旗達(dá)日罕烏拉地區(qū)伊爾丁曼哈組地層層序及古地磁特征

陶繼雄　王紅斌　李文圣　駱同偉　馬騰飛　柴輝　薛培哲

摘 要： 達(dá)日罕烏拉地區(qū)位于馬尼特坳陷西南角，坳陷盆地邊緣廣泛沉積的伊爾丁曼哈組紅色洪泛泥巖及雜色砂巖，通過(guò)4個(gè)鉆孔，詳細(xì)劃分了地層層序。為解決該地層的時(shí)代歸屬問(wèn)題，在其中2個(gè)鉆孔中進(jìn)行了古地磁樣品的采集、分析。結(jié)果表明：地磁極性序列變化基本相似，與國(guó)際地磁極性柱對(duì)比，確定的年齡為34Ma～51Ma，對(duì)應(yīng)的時(shí)代為始新世，確定本區(qū)該套地層劃屬伊爾丁曼哈組。

關(guān)鍵詞： 伊爾丁曼哈組； 古地磁特征； 地層層序； 時(shí)代歸屬； 達(dá)日罕烏拉地區(qū)； 內(nèi)蒙古

達(dá)日罕烏拉蘇木位于蘇尼特左旗西北方約54公里處，該區(qū)屬中新生代馬尼特坳陷西南部。區(qū)內(nèi)伊爾丁曼哈組分布較廣，總厚度80m～180m，以紅收色洪泛泥巖為主，夾有雜色的砂巖層，紅色和灰色沖、洪積扇的泥巖與砂巖互層及河流相沉積。

伊爾丁曼哈組是1922年Granger和Berkey在蘇尼特右旗賽烏蘇東伊爾丁曼哈地區(qū)創(chuàng)名。指沉積在阿山頭組紅色泥巖之上的一套碎屑巖，巖性為灰白色粗砂巖、砂巖、粉砂巖夾薄層泥巖，產(chǎn)脊椎動(dòng)物化石，與下伏阿山頭組呈平行不整合接觸，時(shí)代為始新世。1978年《華北地區(qū)區(qū)域地層表·內(nèi)蒙古分冊(cè)》將其和阿山頭組、沙拉木倫組合稱阿力烏蘇組。120萬(wàn)錫林查干敖包幅、達(dá)來(lái)幅（1979）區(qū)調(diào)將本套地層劃歸為伊爾丁曼哈組?！秲?nèi)蒙古巖石地層》（1996）及125萬(wàn)白音烏拉公社幅（2007）沿用伊爾丁曼哈組。定義為一套湖相泥巖—碎屑巖組合，主要為灰白色砂巖、粉砂巖夾少量灰綠色泥巖、磚紅色泥巖。產(chǎn)Brontothoriidae（雷獸骨），Lophialetes（脊齒貘），Helaletidae（沼貘科），Rhinooeros（犀），Chalicotheriidae（爪獸科），Cynodiclis，Chelonia（魚(yú)鰲類）等哺乳類動(dòng)物化石。

2013～2015年在完成“內(nèi)蒙古1∶5萬(wàn)查干陶勒蓋嘎查、占巴音浩特、白音烏拉公社、達(dá)日罕烏拉公社幅區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查”項(xiàng)目過(guò)程中，對(duì)達(dá)日罕烏拉蘇木西北地區(qū)廣泛出露的伊爾丁曼哈組雜色砂泥巖通過(guò)鉆探工程開(kāi)展了地層層序調(diào)查及古地磁測(cè)測(cè)量（圖1），本文將對(duì)該次工作獲得的最新資料予以報(bào)道，以期為本地區(qū)伊爾丁曼哈組地層劃分和時(shí)代歸屬增加新的證據(jù)。

1. 地層層序特征

達(dá)日罕烏拉蘇木附近伊爾丁曼哈組出露面積大于257km2，多被第四系覆蓋，覆蓋厚度一般均小于4m。本次工作為研究伊爾丁曼哈組地層層序特征，施工了4個(gè)鉆孔（圖1）。確定本區(qū)伊爾丁曼哈組為一套湖泊相沉積建造。巖性主要為棕紅色、磚紅色半固結(jié)泥巖、含砂礫泥巖、砂質(zhì)泥巖和砂礫巖，巖層產(chǎn)狀水平，厚度>166.55m。4個(gè)鉆孔揭露的地層層序特征如下（地層由新到老）：

2. 古地磁特征

古地磁學(xué)測(cè)試數(shù)據(jù)的可靠性增大，古地磁學(xué)研究取得很大進(jìn)步，應(yīng)用古地磁方法已成為研究地層劃分和對(duì)比的一種重要研究方法（黃華芳等，1993；曹春潮等，1995；陳庚保等，1995；程守田等，2003 ；李永安等，2003）。磁性地層學(xué)作為一種定年手段，主要是基于沉積物所記錄的地磁極性倒轉(zhuǎn)與有放射性年齡控制的國(guó)際地磁極性時(shí)間序列對(duì)比來(lái)確定沉積物的地質(zhì)年代。由于地磁場(chǎng)極性倒轉(zhuǎn)的發(fā)生具有全球同時(shí)性，因而不受環(huán)境和區(qū)域位置影響，這就使磁性地層學(xué)成為不同地區(qū)、不同沉積相地層進(jìn)行對(duì)比的極好方法。該方法的重要內(nèi)容之一就是應(yīng)用地磁場(chǎng)倒轉(zhuǎn)引起的巖石反向磁化來(lái)判斷巖石的極性，通過(guò)對(duì)連續(xù)上、下相鄰巖石磁極性的判斷建立磁極性柱與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)極性柱對(duì)比，從而確定所測(cè)巖石的地質(zhì)年代。另外，也可以通過(guò)鉆孔巖芯獲得的古緯度與相鄰地區(qū)不同時(shí)代的古緯度值對(duì)比，來(lái)探討鉆孔巖芯沉積物的地質(zhì)年代。

2.1 樣品采集與測(cè)試

本次工作在本區(qū)伊爾丁曼哈組中未能采集有效的化石，為解決該套地層的時(shí)代歸屬，分別在ZK12、ZK21二個(gè)鉆孔中采集了古地磁巖芯樣。

巖芯被辟成兩半，在新鮮層面上用2cm×2cm×2cm的無(wú)磁立方體塑料盒進(jìn)行定向古地磁取樣，標(biāo)注頂?shù)酌?。采樣點(diǎn)的確切位置視巖芯狀況而定，盡量采集鉆探過(guò)程中無(wú)擾動(dòng)的巖芯。

本次共采集古地磁定向樣品573塊，其中，鉆孔ZK12中采集了古地磁定向樣品281塊，巖性主要為半固結(jié)泥巖，采樣間距較均勻，約40cm，鉆孔ZK21中采集了古地磁定向樣品292塊，巖性含砂礫、砂礫層較多，采樣位置視巖芯狀況而定。

樣品在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所古地磁實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了系統(tǒng)退磁，實(shí)驗(yàn)采用長(zhǎng)巖心低溫超導(dǎo)磁力儀（型號(hào)2G-760）交變退磁系統(tǒng)，對(duì)每個(gè)樣品的每個(gè)退磁步驟進(jìn)行了剩磁測(cè)量。所有樣品的退磁實(shí)驗(yàn)和剩磁測(cè)量都在零磁空間中進(jìn)行，保證了數(shù)據(jù)質(zhì)量的可靠性。

根據(jù)古地磁研究的國(guó)際規(guī)范，對(duì)全部定向樣品進(jìn)行系統(tǒng)退磁。交變退磁最大磁場(chǎng)為100mT，選擇的退磁間隔為：0、5、10、15、20、25、30、35、40、50、60、70、80、90mT。

在零磁空間中，利用2G-760型長(zhǎng)巖心低溫超導(dǎo)磁力儀測(cè)量樣品在每一個(gè)退磁步驟的剩磁參數(shù)，包括剩磁強(qiáng)度、磁傾角、視磁偏角。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)格式為dat格式，先用U760AF轉(zhuǎn)換為pmd格式，然后用KIRSCH擬合數(shù)據(jù)。

為確保數(shù)據(jù)可靠性，采用了嚴(yán)格的古地磁研究步驟。首先采用低溫超導(dǎo)磁力儀在零磁空間中開(kāi)展退磁和剩磁測(cè)量；最后采用嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，選擇可靠的特征剩磁。為保證特征剩磁可靠，采用了以下方法：①對(duì)于交變退磁樣品，采用大于30mT的退磁步驟；②每個(gè)樣品至少保證4個(gè)連續(xù)的退磁步驟，實(shí)際上絕大多數(shù)樣品退磁步驟為11～19次；③每個(gè)樣品的最大角偏差盡量（MAD）≤15°，實(shí)際上，大多數(shù)樣品的MAD<10°。

2.2 測(cè)試結(jié)果與時(shí)代分析

按照古地磁學(xué)原理，并非所有極性數(shù)據(jù)都有效，只有3個(gè)以上具連續(xù)極性的點(diǎn)的數(shù)據(jù)方為有效，其他數(shù)據(jù)則被視為短暫極性倒轉(zhuǎn)事件（飄移）而被剔除。

鉆孔ZK12采集的281件樣品中有214件樣品得到了可靠的特征剩磁，從鉆孔12的磁極性序列中可以看出，可靠的正極性帶有10個(gè)，反極性帶有9個(gè)，見(jiàn)圖2，上下界不清為兩個(gè)不確定帶；在65m以上，正極性和負(fù)極性倒轉(zhuǎn)頻繁，65m～105m可見(jiàn)比較寬的一個(gè)負(fù)極性帶和一個(gè)正極性帶，105m～120m之間，正極性和負(fù)極性倒轉(zhuǎn)頻繁。經(jīng)過(guò)與國(guó)際地磁極性年表對(duì)比，吻合年齡為34Ma～51Ma，時(shí)代屬于始新世。

鉆孔ZK21采集的292件樣品中有213件樣品得到了可靠的特征剩磁，從鉆孔ZK21的磁極性序列中可以看出，可靠的正極性帶有9個(gè)，反極性帶有9個(gè)，見(jiàn)圖3，上下界不清為兩個(gè)不確定帶，在70m以上，正極性和負(fù)極性倒轉(zhuǎn)頻繁，約70m～97m有兩個(gè)不確定帶，105m～120m之間，正極性和負(fù)極性倒轉(zhuǎn)頻繁。與國(guó)際地磁極性年表對(duì)比，大致吻合年齡為34Ma～51Ma，時(shí)代屬于始新世。

3. 結(jié)論

古地磁測(cè)年法是一種精細(xì)的測(cè)年技術(shù)，為建立精細(xì)年代地層格架提供新的技術(shù)手段，在確定陸相盆地的地層劃分和時(shí)代歸屬上有很重要的應(yīng)用潛力。筆者針對(duì)達(dá)日罕烏拉蘇木地區(qū)磚紅色半固結(jié)泥巖地層時(shí)代歸屬的問(wèn)題，在鉆孔中進(jìn)行了古地磁樣品的采集和分析，獲得如下結(jié)論：

鉆孔ZK12中采集的281個(gè)定向古地磁樣品，從磁極性序列中可以看出，可靠的正極性帶有10個(gè)，反極性帶有9個(gè)，上下界不清為兩個(gè)不確定帶，經(jīng)過(guò)與國(guó)際地磁極性年表對(duì)比，吻合年齡為34Ma～51Ma，對(duì)應(yīng)地層時(shí)代為始新世。

在鉆孔ZK21中采集了292個(gè)定向古地磁樣品，從磁極性序列中可以看出，可靠的正極性帶有9個(gè)，反極性帶有9個(gè)，上下界不清為兩個(gè)不確定帶，約70m～97m有兩個(gè)不確定帶，與國(guó)際地磁極性年表對(duì)比，大致吻合年齡為34Ma～51Ma。時(shí)代為是始新世。

古地磁測(cè)量在兩個(gè)鉆孔中獲得了基本一致的結(jié)果，確定該區(qū)所劃定的伊爾丁曼哈組磚紅色半固結(jié)泥巖形成時(shí)代為始新世。沉積物特征反映出古氣候?yàn)闇嘏睗竦膩啛釒夂颍从车墓诺乩砻婷彩且缘屯?、沼澤平地為顯著特點(diǎn)。

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